二維材料和異質(zhì)結(jié)在下一代集成光電探測器領(lǐng)域具有非凡的潛力。近年來，在范德華異質(zhì)結(jié)中插入石墨烯（Gra）作為傳輸層已被證明是提高光電探測器響應(yīng)率和響應(yīng)速度的有效方法。然而，石墨烯的插入引起的物理機(jī)制(層間耦合和電子轉(zhuǎn)移)如何調(diào)節(jié)其光學(xué)性質(zhì)尚不明確。同時(shí)，還應(yīng)仔細(xì)驗(yàn)證石墨烯的插入是否會調(diào)制異質(zhì)結(jié)的寬帶光學(xué)特性。利用橢圓偏振光譜研究了MoS
2/WSe
2和MoS
2/Gra/WSe
2的寬帶(1.25 ~ 6.50 eV)電子帶結(jié)構(gòu)和激子性質(zhì)，同時(shí)利用拉曼光譜和PL光譜輔助分析。研究發(fā)現(xiàn)石墨烯的插入不僅促進(jìn)了WSe
2向MoS
2的自發(fā)電荷轉(zhuǎn)移，而且有效地將電子注入MoS
2層，有利于MoS
2層間電荷分離和凈電荷積累。其次，帶邊緣附近的CP能量穩(wěn)定，表明石墨烯的插入不會改變MoS
2/WSe
2的電子帶結(jié)構(gòu)。此外，由于石墨烯插入引起的有效介電屏蔽增加，激子結(jié)合能隨之紅移，激子躍遷能隨之藍(lán)移。
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圖1. (a) MoS
2/Gra/WSe
2 vdWHs示意圖，其中層間電子轉(zhuǎn)移方向用紅色箭頭表示。(b) MoS
2/Gra/WSe
2平帶模型示意圖，(c) MoS
2/Gra/WSe
2異質(zhì)結(jié)平衡態(tài)示意圖。
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圖2. 室溫下532 nm激光激發(fā)下1L-MoS
2、1L-WSe
2、1L -石墨烯、MoS
2/WSe
2和MoS
2/Gra/WSe
2薄膜的拉曼光譜，(a)光譜范圍為150 cm
-1 ~ 550 cm
-1，(b)光譜范圍為1500 cm
-1 ~ 3000 cm
-1。
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圖3. (a) MoS
2/WSe
2和(b) MoS
2/Gra/WSe
2 vdWHs的PL光譜。(c) MoS
2/WSe
2和MoS
2/Gra/WSe
2的PL光譜比較。(d) 1L-MoS
2、1L-WSe
2、MoS
2/WSe
2和MoS
2/Gra/ WSe
2的PL峰位置分布。(e) MoS
2的三激子和A激子強(qiáng)度比和MoS
2/WSe
2和MoS
2/Gra/WSe
2中層間激子的譜權(quán)，其中層間激子的譜權(quán)由vdWHs的層間激子強(qiáng)度與總強(qiáng)度之比計(jì)算得到。
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圖4. (a)通過SCP模型提取的MoS
2/WSe
2和MoS
2/Gra/WSe
2的CP能。(b)通過擴(kuò)展洛倫茲線形狀提取的MoS
2/WSe
2和MoS
2/Gra/WSe
2 vdWHs的激子躍遷能和(c)激子結(jié)合能，具體擬合參數(shù)見ESM中的表S3和表S4。
相關(guān)研究成果由復(fù)旦大學(xué)光科學(xué)與工程系、微納光子結(jié)構(gòu)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、上海超精密光學(xué)制造工程技術(shù)研究中心和復(fù)旦大學(xué)光電研究院、上海市智能光電與感知前沿科學(xué)研究基地及復(fù)旦大學(xué)工程與應(yīng)用技術(shù)研究院Rongjun Zhang等人于2024年發(fā)表在Surfaces and Interfaces (https://doi.org/10.1016/j.surfin.2024.104189 )上。原文：Demystifying the modulation effects of the graphene transport layers on the interlayer charge transfer mechanism and broadband optical properties of MoS
2/graphene/WSe
2 Van der Waals heterojunctions、
轉(zhuǎn)自《石墨烯研究》公眾號
